一种分布式风力发电系统的弹性控制方法与流程

本发明涉及微电网高效弹性运行，尤其涉及一种分布式风力发电系统的弹性控制方法。

背景技术：

1、如果微电网能够为关键负荷提供持续、稳定和高质量的电能，以促进可再生能源的轻松合并，那么就证明其发展得较为成熟。然而，微电网到目前为止还不是一项完全发展的技术。有许多控制和操作方面的问题，这对并入微电网提出了挑战。因此，研究将微电网集成到主流配电网中的各种控制方案是必然需要的。控制方法一般分为无通信技术和通信辅助技术。

2、在目前，二阶广义积分器和极限环振子被广泛应用。二阶广义积分器在同步方面得到了广泛的研究。尽管它的滤波能力有限，并且在二阶广义积分器和极限环振子中输入信号中存在直流分量，使得它在不利的电网条件下不需要。因此，基于双二阶广义积分器和移动平均滤波器、基于多层二阶广义积分器、二阶广义积分器的高阶版本等二阶广义积分器的改进方案。这些改进方案具有良好的谐波抑制能力，但增加了额外积分器的复杂性和计算负担。二阶广义积分器锁频环是一种二阶广义积分器控制方案，由于锁频环它可以自调谐到实用程序的频率。锁频环估计输入信号的频率，它不会经历这种突然的变化。

3、因此，与基于锁相环的算法相比，当输入相角发生变化时，改进锁频环算法(mfll)的性能更优越。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明实施例提出了一种分布式风力发电系统的弹性控制方法，能够解决信号估计频率的突然变化的问题。

2、为了实现上述目的，本发明实施例提供了一种分布式风力发电系统的弹性控制方法，包括：

3、评估分布式风力发电系统对应的电网电压、终端电压和基波分量；

4、通过改进锁频环算法的传递函数，对所述基波分量进行估计，以计算得到基波有功负载电流分量平均输出和基波无功负载电流分量平均输出；

5、基于所述基波有功负载电流分量平均输出和所述基波无功负载电流分量平均输出，得到三相有功分量和三相无功分量；

6、通过预先配置的单元模板表示式、所述三相有功分量和所述三相无功分量，计算得到公用事业电流值；其中，所述单元模板表示式是根据所述系统电压确定的；

7、基于所述公用事业电流值控制所述分布式风力发电系统。

8、进一步的，所述电网电压通过如下公式评估得到：

9、

10、

11、

12、所述终端电压通过如下公式评估得到：

13、

14、其中，vga为a相电网电压，vgb为b相电网电压，vgc为c相电网电压；vgab为a相和b相间的线间电压，vgbc为b相和c相间的线间电压；vtmg为终端电压。

15、进一步的，所述单元模板表示式具体为：

16、

17、

18、

19、其中，vtmg为终端电压；vga为a相电网电压，vgb为b相电网电压，vgc为c相电网电压；uapg为a相单元模板表示式，ubpg为b相单元模板表示式，ucpg为c相单元模板表示式。

20、进一步的，所述通过预先配置的单元模板表示式、所述三相有功分量和所述三相无功分量，计算得到公用事业电流值，具体包括：

21、基于所述终端电压和测量得到的风力功率，计算风电前馈分量；

22、基于所述三相有功分量，计算负载电流平均基分量；

23、将所述负载电流平均基分量减去所述风电前馈分量，得到总负荷电流基分量；

24、基于所述总负荷电流基分量和所述单元模板表示式，计算得到公用事业电流。

25、进一步的，所述风电前馈分量通过如下公式计算：

26、

27、所述负载电流平均基分量通过如下公式计算：

28、

29、所述公用事业电流通过如下公式计算：

30、

31、

32、

33、其中，uapg为a相单元模板表示式，ubpg为b相单元模板表示式，ucpg为c相单元模板表示式；为总负荷电流基分量，为a相公用事业电流，为b相公用事业电流，为c相公用事业电流；ilpavgg为负载电流平均基分量，ilfa为三相有功分量中的a相有功分量，ilfb为三相有功分量中的b相有功分量，ilfc为三相有功分量中的c相有功分量；iwf为风电前馈分量，pw为风力功率，vtmg为终端电压。

34、进一步的，所述基于所述公用事业电流值控制所述分布式风力发电系统，具体包括：

35、基于参考实用电流和感测实用电流，确定估计误差信号；其中，所述参考实用电流是根据所述电网电压所确定的，所述感测实用电流是根据所述公用事业电流所确定的；

36、将所述估计误差信号发送至预先配置的迟滞控制器，得到所述迟滞控制器输出的电网侧的电压源换流器的开关信号；

37、基于所述开关信号控制所述分布式风力发电系统。

38、进一步的，所述基于所述开关信号控制所述分布式风力发电系统，具体包括：

39、确定所述分布式风力发电系统所对应的微电网是否处于孤岛模式，若处于孤岛模式，则执行如下步骤：

40、基于所述公用事业电流的频率，确定用于使所述微电网和公用电网同步的参考频率；

41、基于所述公用事业电流的相位，采用比例积分控制器确定所述微电网的相位；

42、在电池保持有功功率平衡的条件下，通过电压源换流器根据所述参考频率、所述微电网的相位和所述开关信号，为所述分布式风力发电系统中预设的关键负载进行供电，以满足所述关键负载的必要无功功率以及必要有功功率的需求。

43、进一步的，所述参考频率具体为：

44、

45、其中，ωnew为更新参考频率，为原参考频率。

46、进一步的，还包括：

47、基于预先配置的频率控制器、p id控制器以及预先获取的负载的基频平均成分，确定无功分量；

48、基于所述无功分量确定所述频率控制器的主动基频权，以控制所述分布式风力发电系统。

49、进一步的，所述改进锁频环算法的传递函数具体为：

50、

51、

52、其中，a为第一控制器增益，b为第二控制器增益，ω′为谐振频率。

53、综上，本发明具有以下有益效果：

54、采用本发明实施例，能够减小微电网中相位/频率变化引起的电压和电流波动，通过从公用事业交互模式到孤岛模式的平稳过渡，增强了局部非线性负荷供电的一致性，实现了加速收敛和减小稳态误差，并且提供了合适的频率阶跃和相位跳跃测试，通过抑制谐波对电能质量改善，能够在调节直流电压的同时实现分布式发电系统之间的电力共享，实现了与局部电网的平滑同步。

技术特征：

1.一种分布式风力发电系统的弹性控制方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的分布式风力发电系统的弹性控制方法，其特征在于，所述电网电压通过如下公式评估得到：

3.如权利要求1所述的分布式风力发电系统的弹性控制方法，其特征在于，所述单元模板表示式具体为：

4.如权利要求1所述的分布式风力发电系统的弹性控制方法，其特征在于，所述通过预先配置的单元模板表示式、所述三相有功分量和所述三相无功分量，计算得到公用事业电流值，具体包括：

5.如权利要求4所述的分布式风力发电系统的弹性控制方法，其特征在于，所述风电前馈分量通过如下公式计算：

6.如权利要求1所述的分布式风力发电系统的弹性控制方法，其特征在于，所述基于所述公用事业电流值控制所述分布式风力发电系统，具体包括：

7.如权利要求6所述的分布式风力发电系统的弹性控制方法，其特征在于，所述基于所述开关信号控制所述分布式风力发电系统，具体包括：

8.如权利要求7所述的分布式风力发电系统的弹性控制方法，其特征在于，所述参考频率具体为：

9.如权利要求7所述的分布式风力发电系统的弹性控制方法，其特征在于，还包括：

10.如权利要求1所述的分布式风力发电系统的弹性控制方法，其特征在于，所述改进锁频环算法的传递函数具体为：

技术总结
本发明公开了一种分布式风力发电系统的弹性控制方法，包括：评估分布式风力发电系统对应的电网电压、终端电压和基波分量；通过改进锁频环算法的传递函数，对所述基波分量进行估计，以计算得到基波有功负载电流分量平均输出和基波无功负载电流分量平均输出；基于所述基波有功负载电流分量平均输出和所述基波无功负载电流分量平均输出，得到三相有功分量和三相无功分量；通过预先配置的单元模板表示式、所述三相有功分量和所述三相无功分量，计算得到公用事业电流值；其中，所述单元模板表示式是根据所述系统电压确定的；基于所述公用事业电流值控制所述分布式风力发电系统，从而可以解决信号估计频率的突然变化的问题。

技术研发人员：叶慧强,祝巍蔚,王骏永,王明球,徐伟丰,朱利锋,章寒冰,叶吉超,许毅,周翔宇,刘鑫波,刘方洲,李淑芳,李珞屹,蒋超俊,朱炜敏,严程峰,刘子卓,胡鑫威,郑华,杨津威,张文琳,刘帅,高德伟,陈伟伟,黄镠,李超,付伟胜
受保护的技术使用者：国网浙江省电力有限公司松阳县供电公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16